За устройства за електрическа защита на "манекени": устройство за остатъчен ток (RCD)

Представете си следното - пералня е инсталирана във вашата баня. Каквато и да е известната марка, устройствата на всеки производител са обект на повреда и, да речем, се случва най-баналното нещо - изолацията на захранващия кабел е повредена и мрежовият потенциал се появява върху тялото на машината. И това дори не е повреда, машината продължава да работи, но вече се превръща в източник на повишена опасност. В крайна сметка, ако докоснете едновременно тялото на колата и водопровода, ще затворим електрическата верига през себе си. И в повечето случаи ще бъде фатално.

За да се избегнат тези ужасни последици, те са измислени RCD - прекъсвачи на остатъчен ток.

RCD - Това е високоскоростен защитен превключвател, който реагира на диференциалния ток в проводниците, доставящи електричество на защитената електрическа инсталация - това е „официалното“ определение. На по-разбираем език устройството ще изключи потребителя от електрическата мрежа, ако има теч на ток към PE (земята) проводник.

Нека разгледаме принципа на работа на RCD. За по-голяма яснота фигурата показва нейната "вътрешна" схема:

Основният възел на RCD е диференциален токов трансформатор. По друг начин се нарича трансформатор на ток с нулева последователност. За да ни е по-лесно и да не се бъркаме в термините, нека наречем това устройство просто токов трансформатор.

Както се вижда от фигурата, в този случай тя има три намотки. Първичната и вторичната намотки са включени съответно във фазовия и неутралния проводник, а третата намотка е свързана към стартовия елемент, който се изпълнява на чувствителни релета или електронни компоненти.

В зависимост от товаразграничават електромеханичния и електронния RCD.  

Устройството за стартиране е свързано с изпълнително устройство за управление, което включва група за контакт с мощност с механизъм на задвижване. Бутонът за тест се използва за проверка и наблюдение на здравето на RCD. А сега си представете, че към изхода на нашата верига е свързан товар. Естествено, във веригата веднага ще се появи ток, който ще тече през намотките I и II. За да разгледаме допълнително принципа на работа на RCD, ще преминем към по-визуална схема:

В нормален режим, при липса на ток на изтичане, във веригата по протежение на проводниците, минаващи през прозореца на магнитната верига на токовия трансформатор работен ток зареди. Именно тези проводници образуват първичните и вторичните намотки на токовия трансформатор, свързани обратно на часовниковата стрелка. Тези токове ще бъдат равни по величина и противоположни по посока: I1 = I2. Те индуцират в магнитното ядро ​​на токовия трансформатор равни, но противоположни магнитни потоци F1 и F2. Оказва се, че полученият магнитен поток е равен на нула, токът в третата (изпълнителна) намотка на диференциалния трансформатор също е равен на нула, а началният елемент 2 е в това състояние в покой и RCD работи в нормален режим.

Когато човек докосне отворени проводими части или до тялото на електрическо устройство, до което е настъпила повреда в изолацията върху фазовата (първична) намотка на токовия трансформатор, в допълнение към тока на натоварване I1, тече допълнителен ток - ток за изтичане (В диаграмата е посочен IΔ), който е за токов трансформатор диференциал (диференциал: I1-I2 = IΔ).

Оказва се, че нашите токове са неравномерни, следователно магнитните потоци също са неравномерни, които вече не се отменят взаимно. Поради това в третата намотка се появява ток.Ако този ток надвиши зададената стойност, тогава стартовият елемент се задейства, действа върху задвижването 3.

Задвижващият механизъм, състоящ се от пружинен задвижващ механизъм, задействащ механизъм и група захранващи контакти, отваря електрическата верига, в резултат на което блокът е изключен от мрежата. За извършване на периодичен мониторинг на работоспособността (работоспособността) на RCD е осигурен тестов бутон 4. Той е свързан последователно с резистора. Стойността на резистора е избрана така, че диференциалният ток да е равен на номиналния ток на остатъчния ток на RCD отклонението (ще поговорим за параметрите на RCD по-късно). Ако RCD се задейства чрез натискане на този бутон, това означава, че работи правилно. Обикновено този бутон се обозначава с „TEST“.

Трифазни прекъсвачи на остатъчен ток работят приблизително същия принцип като еднофазен. В трифазните RCD четири жици преминават през основния прозорец - три фази и нула. Схема на верига най-простият трифазен RCD е показан на фигурата:

Трифазен RCD включва прекъсвач 1, който се управлява от елемент 2, който приема сигнал за задействане от вторичната намотка 3 на токов трансформатор 4, през прозореца на който преминават нулевия работен проводник N и фазовите проводници L1, L2 и L3 (5).

Ако натоварването е равно на нулевите и фазовите (или трифазните) проводници, тяхната геометрична сума е равна на нула (токът във фазовия проводник на еднофазен RCD тече в една посока, а токът в неутралния проводник тече точно в същата стойност в обратна посока). Следователно във вторичната намотка на токовия трансформатор няма ток.

В случай на изтичане на ток към заземения случай на захранващия приемник, както и когато човек, стоящ на земята или на проводимия под, случайно докосне фазовия проводник на електрическата мрежа, токът на равенството в първичната намотка на токовия трансформатор се нарушава, тъй като токът на изтичане ще премине по фазовия проводник, в допълнение към тока на натоварване, и ток ще се появи във вторичната му намотка - точно както в горното описание на работата на еднофазен RCD. Токът, който протича във вторичната намотка на трансформатора, действа върху управляващия елемент 2, който чрез превключвателя 1 изключва потребителя от мрежата. Появата на трифазен RCD е показана на фигурата:

Нека разгледаме практическите схеми за включване на RCD в разпределителните табла.
RCD комутационна верига за еднофазен вход, Тук прилагаме комутационна верига с отделни нулеви (N) и заземени (PE) шини. Както можете да видите на фигурата, RCD (5) е инсталиран след прекъсвача на входната верига и след това са инсталирани прекъсвачи за защита и превключване на отделни контури. Поглеждайки напред, искам да отбележа, че наличието на автоматична - RCD връзка е задължително, тъй като RCD не осигурява токова защита, както термично, така и късо съединение. Вместо тази „комбинация“ - автоматична - RCD, можете да използвате едно универсално устройство. Въпреки това, повече за това по-късно.

Веригата на RCD с трифазен вход, За разлика от предишната схема, защитата се осигурява както за еднофазни, така и за трифазни потребители. В допълнение се използва комбинацията от вход на нулеви и "заземени" гуми (PEN). Устройството за измерване на електроенергия - електромер - е свързано между прекъсвача на входната верига и RCD. Както си спомняте от прегледите на схемите за измерване, всички превключващи устройства, които са инсталирани преди измервателното устройство, трябва да бъдат запечатани с организация за доставка на енергия. Следователно дизайнът на прекъсвача на отварящия се кръг трябва да позволява това.

Преди това говорихме само за електромеханичните RCD. Но ако си спомняте, споменах, че понякога има електронни устройства. По принцип електронният RCD е конструиран по същия начин като електромеханичния.

Вместо чувствителен магнитоелектричен елемент се използва устройство за сравнение (например най-често срещаният пример е сравнителен).За такава схема се нуждаете от собствено вградено захранване, защото трябва да захранвате електронната верига с нещо.

Диференциалният ток е много малък, следователно той трябва да бъде усилен и преобразуван в ниво на напрежение, към което се подава устройство за сравнение - сравнение, Всичко това, разбира се, намалява общата надеждност на устройството, в сравнение с електромеханичния, тук е точно така - колкото по-просто, толкова по-добре. И за да бъда честен, изобщо не се натъкнах на сертифицирани електронни RCD. Следователно не мога да кажа нещо добро или лошо за тях. Ето защо, нека оставим електронните RCD настрана и да се спрем на една от основните точки при разглеждането на електромеханичните устройства за защитно изключване - техните параметри:

RCD имат следните основни параметри:

тип мрежа - еднофазна (трижилна) или трифазна (петжична)

номинално напрежение -220/230 - 380/400 V

номинален ток на натоварване - 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100 A

номинален прекъсващ диференциален ток - 10, 30, 100, 300 mA

тип диференциален ток - AC (променлив синусоидален ток, възникващ внезапно или бавно нарастващ), A (като променлив ток, допълнително ректифициран пулсационен ток), B (променлив и постоянен), S (забавено време на реакция, селективен), G (като избирателно, само времето за забавяне е по-кратко).

Искам да отбележа един важен момент относно параметрите на RCD. Мнозина се заблуждават от номиналния ток на натоварване, депозиран върху тялото на устройството, и той се приема за същия параметър като в прекъсвача. Този параметър в RCDs обаче характеризира само неговия „капацитет на пропускателния ток“, може би този израз не е съвсем правилен, но го въведох за достъпността на концепцията за термина „RCD номинален ток с номинален ток“.

Натоварващият ток на UZO не може да бъде ограничен и е необходимо да се предпази от токови претоварвания и токове на късо съединение от прекъсвачи, които осигуряват защита срещу токови претоварвания и токове на късо съединение. Токът на натоварване на RCD трябва да бъде избран така, че той да е с една стъпка (диапазон на номиналния ток) повече от номиналния ток на прекъсвача на защитената линия. Тоест, ако има товар, защитен от прекъсвач за ток от 16 ампера, тогава RCD трябва да бъде избран за ток на натоварване от 25 ампера.

Това повдига логичен въпрос - защо да не комбинирате прекъсвач и RCD в един случай, особено когато RCD се използва за защита само на един захранващ контур? Всъщност в този случай те все още работят "в тандем". Тази точка беше засегната малко в предишната статия. Е, въпросът е съвсем логичен и такива устройства, разбира се, съществуват. Те се наричат ​​диференциални прекъсвачи или просто диффавтомати.

На фигурата просто виждате такова устройство. Това е трифазен прекъсвач на диференциална верига. Както в трифазния RCD, той има четири скоби - фаза и нула и бутон TEST. Ако се спрем на вътрешната си структура, тогава нещо ново е трудно да се каже тук. Това е прекъсвач и RCD в една бутилка.

Цената на diffavomats е доста висока. Например трифазните модели на известни чуждестранни производители струват около 100 евро. Сравнително скъпо удоволствие. Въпреки това, куп AB + RCD ще имат приблизително сравними разходи и вместо четири стандартни 17,5 мм модула на DIN шина (с трифазна версия), ще са необходими осем. Така че в някои случаи дифавоматите все още са за предпочитане, особено ако има проблем със свободното пространство в разпределителния панел.

Как да проверите работата на RCD или диференциален автомат Вече споменахме бутона TEST. Такава проверка обаче е много повърхностна и не винаги отразява истинската същност на нещата. Затова за обективна проверка се използват тестови вериги или специализирани устройства.

Михаил Тихончук